KR102274861B1 - Apparatus and Method for Detector of One way Delay of Protective Information Signal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력통신망인 송변전용 광단말장치에서 송수신 되는 계통보호신호의 편도지연을 검출하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치에 관한 것이다. The present invention relates to a one-way delay detection device for a system protection signal for detecting a one-way delay of a system protection signal transmitted and received in an optical terminal device for transmission and distribution, which is a power communication network.
발전소에서 생산된 전력은 변전소에서 전력을 변환하여 수요자에게 전송하게 된다. 즉, 변전소들 사이에는 송전선로나 배전선로가 설치되며, 이는 지역적으로 복잡하게 분포되어 있다.The power produced by the power plant is converted into power at the substation and transmitted to the consumer. That is, a transmission line or a distribution line is installed between substations, which are complexly distributed regionally.
만약, 송배전 선로의 전력 계통에 고장이 발생하게 되면, 고장 구간의 고장이 고장 발생 이외의 구간으로 파급되어 광역 정전, 저전압 등의 문제가 발생한다. If a failure occurs in the power system of the transmission/distribution line, the failure in the failure section spreads to sections other than the occurrence of the failure, resulting in problems such as wide-area blackout and low voltage.
이와 같이 고장구간의 고장이 건전구간으로 파급되는 것을 방지하기 위하여 송전선로의 고장상태를 판별하여 고장구간을 차단하여 전력계통에서 분리시키기 위한 장치로서 디지털 계전기가 적용되고 있다. 아울러, 보다 정확한 차단을 위하여 송전선로 양단에는 고장 발생시 송전선로들의 계전기들 간의 계통보호신호를 송수신하는 계통보호전송장치가 적용되고 있다. 송전선로 일단(자국)에 설치된 계통보호전송장치는 송전선로 타단(상대국)의 계통보호전송장치에 계통보호신호를 전송하여 송전선로 타단의 디지털 계전기가 작동하도록 한다.As such, in order to prevent the failure of the faulty section from spreading to the healthy section, a digital relay is applied as a device to separate the faulty section from the power system by determining the faulty state of the transmission line. In addition, a system protection transmission device for transmitting and receiving a system protection signal between relays of the transmission lines is applied to both ends of the transmission line for more accurate blocking. The grid protection transmission device installed at one end (own station) of the transmission line transmits the grid protection signal to the grid protection transmission device of the other end (opposite station) of the transmission line so that the digital relay at the other end of the transmission line operates.
그러나, 이러한 계통보호전송장치에는 실시간 전송지연을 측정, 기록 및 경고하는 기능이 없었기 때문에 실제 현장에서는 디지털 광전송로 또는 기타 계통보호전송장치 자체의 문제로 인해 송수신 신호의 전송지연이 발생하고, 이것이 초고압 송전선로 보호신호를 송수신하는데 문제를 야기하여 송전선로가 정상적으로 보호되고 있지 못한 상황임에도 문제를 발생시킨 계통보호전송장치에서는 이를 감지할 수 없었다. 또한 송신과 수신 지연시간이 모두 5ms이내라 할지라도 디지털 광전송로 상의 송, 수신 경로가 상이할 수 있기 때문에 송, 수신의 차이가 발생할 수 있으며, 이러한 경우에도 초고압 송전선로 보호신호를 송수신하는 데에 문제를 야기할 수 있었다.However, since these system protection transmission devices do not have a function to measure, record, and warn of real-time transmission delay, in the actual field, transmission delay occurs due to problems with the digital optical transmission path or other system protection transmission devices themselves, and this is Although the transmission line was not normally protected due to a problem in transmitting and receiving the transmission line protection signal, the system protection transmission device that caused the problem could not detect it. In addition, even if both the transmission and reception delay times are within 5 ms, the transmission and reception paths may be different on the digital optical transmission path, so there may be a difference between transmission and reception. could cause problems.
따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 종래에는 계통보호 전송장치 간에 송수신하는 디지털신호의 송수신 지연을 실시간으로 정확하게 측정하여 검출할 뿐만 아니라 계통보호 전송장치 간의 디지털 광전송로 상의 송신 경로와 수신 경로 간 전송지연시간의 차를 정확하게 검출함으로써, 계통보호 전송장치 또는 디지털 광전송로에 의해 발생하는 전송지연 오류를 검출할 수 있는, 계통보호전송장치용 전송지연 검출장치를 제공하고 있다.Therefore, in order to improve this problem, in the related art, not only accurately measuring and detecting the transmission/reception delay of a digital signal transmitted and received between the grid protection transmission devices in real time, but also the transmission delay time between the transmission path and the reception path on the digital optical transmission path between the grid protection transmission devices There is provided a transmission delay detection device for a system protection transmission device, which can detect a transmission delay error caused by a system protection transmission device or a digital optical transmission path by accurately detecting the difference between
이러한 종래기술에 따른 계통보호전송장치용 전송지연 검출장치는 국내특허공개 제10-2014-0054889호(공개일자 2014.05.09)에 개시되어 있다.A transmission delay detection device for a system protection transmission device according to the prior art is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2014-0054889 (published on May 9, 2014).
도 1은 종래기술에 따른 계통보호전송장치용 전송지연 검출장치의 구성도로서, 제 1 계통보호전송장치(10)에 연결되고, 마스터 클럭을 생성하여 제 1 통신망(이더넷망)을 통해 전송하며, 상기 마스터 클럭에 기초하여 제 1 패턴신호를 생성하는 마스터 검출기(10); 및 제 2 계통보호전송장치(2)에 연결되고, 슬레이브 클럭을 생성하여 상기 제 1 통신망(이더넷망)을 통해 전송되는 상기 마스터 클럭과 동기화시키며, 상기 동기화된 슬레 이브 클럭에 기초하여 제 2 패턴신호를 생성하여 제 2 통신망(디지털 광전송로)을 통해 마스터 검출기(10)로 전송하는 슬레이브 검출기(20)를 포함한다. 1 is a block diagram of a transmission delay detection device for a system protection transmission device according to the prior art, which is connected to a first system
상기 마스터 검출기(100)는 상기 마스터 클럭을 생성하는 마스터클럭 생성부(11); 상기 마스터 클럭에 기초하여 제 1 패턴신호를 생성하는 패턴발생부(12); 상기 제 1 패턴신호와, 슬레이브 검출기(20)로부터 전송된 상기 제 2 패턴신호 간의 상기 제 1 지연시간을 측정하는 전송지연 측정부(13); 및 상기 측정된 제 1 지연시간을 기준지 연시간과 비교하여, 상기 제 1 지연시간이 상기 기준지연시간을 초과하면 경고를 발생시키는 지연비교부(14)를 포함한다.The
상기 슬레이브 검출기(20)는 상기 슬레이브 클럭을 생성하는 슬레이브클럭 생성부(21); 상기 슬레이브 클럭에 기초하여 상기 제 2 패턴신호를 생성하는 패턴발생부(22); 마스터 검출기(10)로부터 전송된 상기 제 1 패턴신호와, 상기 제 2 패턴신호 간의 제 2 지연시간을 측정하는 전송지연 측정부(23); 및 상기 측정된 제 2 지연시간을 상기 기준지연시간과 비교하여, 상기 제 2 지연시간이 상기 기준지연시간을 초과하면 경고를 발생시키는 지연비교부(24)를 포함한다.The
이와 같이 구성된 종래기술에 따른 계통보호전송장치용 전송지연 검출장치는, 계통보호 전송장치 간에 송수신하는 디지털신호의 송수신 지연을 실시간으로 정확하게 측정하여 검출할 뿐만 아니라 계통보호 전송장치 간의 디지털 광전송로 상의 송신 경로와 수신 경로 간 전송지연시간의 차를 정확하게 검출함으로써, 계통보호 전송장치 또는 디지털 광전송로에 의해 발생하는 전송지연 오류를 검출할 수 있다.The transmission delay detection device for a system protection transmission device according to the prior art configured as described above accurately measures and detects the transmission/reception delay of a digital signal transmitted/received between the system protection transmission devices in real time, as well as transmission on the digital optical transmission path between the system protection transmission devices. By accurately detecting the difference in transmission delay time between the path and the receiving path, it is possible to detect a transmission delay error caused by the system protection transmission device or the digital optical transmission path.
그러나, 종래기술에 따른 계통보호전송장치용 전송지연 검출장치는 전송지연 검출을 위해 동기화를 위한 이더넷 통신선로와 패턴신호를 전송하는 디지털 광선로인 제1, 제2통신망이 필요하며, 클럭정보가 내장된 제1, 제2 패턴신호간의 시간차를 연산하여 지연시간을 검출하게 되는데, 이는 단일전송망 구현이 어려우며, 시간정보 등의 일시적인 장애시, 1PPS 복원기능이 없어 안정적인 편도지연 값을 제공하는데 한계가 있었다.However, the transmission delay detection device for the system protection transmission device according to the prior art requires an Ethernet communication line for synchronization and the first and second communication networks that are digital optical lines for transmitting pattern signals to detect transmission delay, and clock information is embedded The delay time is detected by calculating the time difference between the first and second pattern signals, which is difficult to implement in a single transmission network, and there is no 1PPS restoration function in case of a temporary failure of time information, etc. There was a limit in providing a stable one-way delay value. .
따라서, 본 발명은 종래기술 보다 안정적인 유지관리를 위해 송변전용 광단말장치를 통해 보호계전반의 원할한 유지, 관리를 위해 계통보호신호를 주고받는 보호계전기 간의 편도지연을 실시간으로 모니터링하고 특정 임계치를 초과시 경보를 발생시키고, 클럭 동기장치 등의 순간적인 고장이나 장애 등으로 1PPS 가 불안정할 때도 원신호의 위상을 파악해 복구하는 기능을 제공하여 전력계통의 안정도를 향상시키도록 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention monitors in real time the one-way delay between the protection relays that send and receive system protection signals for the smooth maintenance and management of the protection relay through the optical terminal device for transmission and distribution for more stable maintenance than the prior art, and sets a specific threshold value. One-way delay of the system protection signal that raises an alarm when it exceeds and improves the stability of the power system by providing a function to detect and restore the phase of the original signal even when 1PPS is unstable due to a momentary failure or failure of the clock synchronizer, etc. An object of the present invention is to provide a detection device.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 계통보호신호의 편도지연 검출장치는 보호계전기의 계통보호신호를 전송하는 제1,제2송변전용 광단말장치 사이에서 송수신되는 계통보호신호의 편도지연을 검출하는 장치에 있어서, 상기 제1송변전용 단말장치는 마스터 클럭 및 1PPS(Pulse Per Second) 신호를 생성하는 기준신호발생부; 상기 기준신호발생부의 마스터 클럭 및 1PPS신호를 프레임에 다중화 되는 시간정보를 생성하는 시간정보 부호화부; 상기 시간정보 부호화부에서 생성된 시간정보를 계통보호신호와 함께 다중화하는 다중화부; 상기 다중화부에서 다중화된 신호를 상기 제2송변전용 광단말장치로 송신하고, 상기 제2송변전용 광단말장치로부터 전송된 다중화신호를 수신하는 패킷변환 및 광송수신부; 상기 패킷변환 및 광송수신부를 통해 수신된 상기 제2송변전용 광단말장치로부터의 패킷데이터를 역다중화시켜 계통보호신호와 시간정보를 추출하는 역다중화부; 상기 역다중화부에서 추출된 시간정보를 추출하고 시간정보 값에서 시간에 대한 편차를 검출하는 시간정보검출부; 및 상기 시간정보검출부에서 검출된 시간에 대한 편차를 자국의 1PPS신호를 기준으로 상대국의 시간정보와의 연산을 통해 편도지연을 검출하는 편도지연측정부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the one-way delay detection device of the system protection signal according to the present invention is a one-way delay of the system protection signal transmitted and received between the first and second optical terminal devices for transmission and distribution for transmitting the system protection signal of the protection relay In the device for detecting a signal, the first transmission and substation terminal device comprises: a reference signal generator for generating a master clock and a 1PPS (Pulse Per Second) signal; a time information encoding unit for generating time information for multiplexing the master clock and the 1PPS signal of the reference signal generator into a frame; a multiplexing unit for multiplexing the time information generated by the time information encoding unit with a system protection signal; a packet conversion and optical transmission/reception unit for transmitting the signal multiplexed by the multiplexer to the second optical terminal device for transmission and distribution and receiving the multiplexed signal transmitted from the second optical terminal device for transmission and transformation; a demultiplexer for demultiplexing packet data from the second optical terminal device for transmission and transformation received through the packet conversion and optical transceiver unit to extract a system protection signal and time information; a time information detection unit for extracting the time information extracted from the demultiplexer and detecting a time deviation from the time information value; and a one-way delay measurement unit that detects a one-way delay by calculating the deviation from the time detected by the time information detection unit with the time information of the other station based on the 1PPS signal of the own station. do.
여기서, 상기 제2송변전용 단말장치는 상기 제1송변전용 단말장치의 상대국으로 동일한 구성인 것을 특징으로 한다. Here, the second transmission and substation terminal device is characterized in that it has the same configuration as a counterpart station of the first transmission and distribution terminal device.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 계통보호신호의 편도지연 검출장치는 시간정보 부호화부에서는 부호화하여 상대국으로 전송하므로 입력되는 1PPS 에 대한 검출 정확도를 높일 수 있는 효과가 있으며, 자국과 상대국의 송변전용단말장치 수신부의 시간정보 검출부에서는 부호화된 시간정보를 역부호화 하여 해당 편차 정보가 수신되는 즉시, 자국의 연산된 시간정보에서 수신된 편차값을 차감하는 방식으로 검출 정확도를 개선할 수 있으며, 입력 구간에 대한 편차값을 정보화하여 전송하고 수신측에서 이를 보정하여 검출 정확도를 개선할 수 있다.As described above, since the one-way delay detection apparatus of the system protection signal according to the present invention is encoded by the time information encoding unit and transmitted to the other station, there is an effect that the detection accuracy for the input 1PPS can be increased, and the transmission/transmission terminal of the own station and the other station The time information detection unit of the device receiving unit inversely encodes the encoded time information, and as soon as the corresponding deviation information is received, the detection accuracy can be improved by subtracting the received deviation value from the local time information calculated in the input section. It is possible to improve the detection accuracy by converting the deviation value into information and transmitting it, and correcting it at the receiving side.
또한, 편도지연 검출장치에서는 편도지연 측정의 기준이 되는 1PPS 입력을 지속적으로 모니터링하여, 1PPS 입력의 순단 등의 장애가 발생할 경우, 즉시 1PPS 경보를 발생시키고, 1PPS가 발생하던 지점을 기억하여 1PPS Holdover 신호를 발생시키는 기능을 통해 편도지연 측정값의 오류를 방지할 수 있는 기능이 있으며, 1PPS 신호의 주기를 모니터링하고, 이전 값 대비 ±20㎲ 내에 1PPS 가 입력되지 않으면, 즉시 경보를 발생시키고, 마스터 클럭에 동기된 신호로 자체 1PPS 신호를 발생시켜 편도지연 측정 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the one-way delay detection device continuously monitors the 1PPS input, which is the standard for one-way delay measurement, and immediately generates a 1PPS alarm in case of a failure such as a short circuit of the 1PPS input, and remembers the point where 1PPS occurred to signal the 1PPS holdover signal. There is a function that can prevent the error of the one-way delay measurement value through the function of generating , and it monitors the period of the 1PPS signal, and if 1PPS is not input within ±20㎲ compared to the previous value, an alarm is immediately generated and the master clock It has the effect of preventing a one-way delay measurement error by generating its own 1PPS signal with a signal synchronized with
또한, 본 발명은 종래의 디지털 광선로인 제 1통신망을 RFC 4553 기반의 SAToP(Structure-Agnostic Time Division Multiplexing) 기능을 적용하여 패킷 변환하게 되므로 단일 전송망으로 기능을 구현할 수 있으며, 시간정보 등의 일시적인 장애시, 1PPS의 복원 기능을 통해 안정적인 편도지연 값을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention converts the first communication network, which is a conventional digital optical line, by applying the RFC 4553-based SAToP (Structure-Agnostic Time Division Multiplexing) function, so that the function can be implemented as a single transmission network, and temporary failures such as time information It has the effect of providing a stable one-way delay value through the restoration function of 1PPS.
도 1은 종래기술에 따른 계통보호전송장치용 전송지연 검출장치의 블록구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계통보호신호의 편도지연 검출장치의 블록 구성도이고,
도 3은 도 2에서 편도지연측정부의 상세 블록 구성도이고,
도 4 및 도 5는 편도지연측정 타이밍도 이고,
도 6은 1PPS와 E1 프레임 주기에 따른 시간편차정보를 설명하기 위한 타이밍도이고,
도 7은 제1, 제2송변전용 전송지연검출장치의 송신과정의 동작흐름도이고,
도 8은 제1, 제2송변전용 전송지연검출장치의 수신과정의 동작흐름도이다.1 is a block diagram of a transmission delay detection device for a system protection transmission device according to the prior art;
2 is a block diagram of an apparatus for detecting one-way delay of a system protection signal according to an embodiment of the present invention;
3 is a detailed block diagram of the one-way delay measurement unit in FIG. 2;
4 and 5 are one-way delay measurement timing diagrams,
6 is a timing diagram for explaining time deviation information according to 1PPS and E1 frame period;
7 is an operation flowchart of a transmission process of transmission delay detection devices for transmission and substation for first and second transmission;
8 is an operation flowchart of a reception process of the transmission delay detection apparatus for transmission and
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다The present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계통보호신호의 편도지연 검출장치의 블록 구성도로서, 보호계전기의 계통보호신호를 전송하는 제1,제2송변전용 단말장치(10)(20)는 마스터 클럭 및 1PPS신호를 생성하는 기준신호발생부(100)(200)와, 상기 기준신호발생부(100)(200)의 마스터 클럭 및 1PPS신호를 프레임에 다중화 되는 시간정보를 생성하는 시간정보 부호화부(110)(210)와, 상기 시간정보 부호화부(110)(210)에서 생성된 시간정보를 계통보호신호와 함께 다중화하는 다중화부(120)(220)와, 상기 다중화부(120)(220)에서 다중화된 신호를 상대국 송변전용 광단말장치(10)(20)로 송신하고, 상기 상대국 송변전용 단말장치(10)(20)로부터 전송된 다중화신호를 수신하는 패킷변환 및 광송수신부(160)(260)와, 상기 패킷변환 및 광송수신부(160)(260)를 통해 수신된 상기 상대국 제1 또는 송변전용 광단말장치로부터의 패킷데이터를 역다중화시켜 계통보호신호와 시간정보를 추출하는 역다중화부(150)(250)와, 상기 역다중화부(150)(250)에서 추출된 시간정보를 추출하고, 시간정보 값에서 시간에 대한 편차를 검출하는 시간정보검출부(130)(230)와, 상기 시간정보검출부(130)(230)에서 검출된 시간에 대한 편차를 자국의 1PPS신호를 기준으로 상대국의 시간정보와의 연산을 통해 편도지연을 검출하는 편도지연측정부(140)로 구성된다.2 is a block diagram of an apparatus for detecting one-way delay of a system protection signal according to an embodiment of the present invention, wherein the first and second
여기서, 상기 제1,제2송변전용 광단말장치(10)(20)는 보호배전반의 계통보호신호를 접속규격에 따라 상기 G.703 또는 C37.94 규격의 PCM(Pulse Code Modulation) 데이터 형식으로 송수신하는 장치이며, 상기 제2송변전용 광단말장치(20)의 각 구성(210~260)은 제1송변전용 광단말장치(10)의 각 구성(110~160)과 대칭되도록 구성되며, 각부의 명칭과 동일한 수단과 기능을 수행하므로, 제2송변전용 광단말장치(20)의 세부 구성 및 작용은 상기 제1송변전용 광단말장치(10)의 설명을 참조한다. Here, the first and second
도 3은 편도지연 측정부(140)의 상세 블록 구성도로서, 상기 편도지연측정부(140)는 상기 기준신호 발생부(100)로부터 1PPS 신호를 입력받아 상승에지를 기준으로 하여 설정된 분해능(resolution)으로 카운트업하는 카운트부(141)와, 상기 카운트부(141)에서 수신된 카운트값과 상기 제1시간정보검출부(130)에서 산출된 인코딩값의 시간 주기값을 비교 연산하여 편도지연값을 산출하는 편도지연 연산부(142)와 상기 편도지연 연산부(142)에서 산출된 편도지연 측정값이 기 설정된 임계값을 초과할 경우 경보를 발생하는 중앙처리장치(143)으로 구성된다.3 is a detailed block diagram of the one-way
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 8을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying FIGS. 2 to 8 as follows.
먼저, 본 발명은 송·변전소 등의 전력시설에서는 지락 또는 단락 등의 전력 사고가 발생하거나, 어느 한 지점에 고장이 발생했을 경우, 고장의 파급을 방지하는 목적으로 보호계전기를 운용하고 있으며, 송변전용 광단말장치를 통해 자국 보호계전기와 상대국 보호계전기의 계통보호신호를 송수신하여 자국 출력전류와 상대국 인입 전류를 실시간 모니터링할 수 있다. First, the present invention operates a protection relay for the purpose of preventing the spread of the failure when a power accident such as a ground fault or short circuit occurs in a power facility such as a transmission or substation, or a failure occurs at any one point. Through the dedicated optical terminal device, it is possible to monitor the local output current and the incoming current in real time by transmitting and receiving the grid protection signal of the local protection relay and the other station protection relay.
이러한 전류 크기에 대한 계통보호신호를 주고받는 과정에서 비대칭적인 편도지연이 발생하면, 전류의 크기 및 위상정보에 오차를 발생시킬 수 있으므로 계전기에서는 경보를 발생시키게 되며, 불필요한 오동작을 초래할 수 있으므로 송변전용 광단말장치의 주요항목으로 관리되고 있다. If an asymmetric one-way delay occurs in the process of sending and receiving the grid protection signal for this current magnitude, the relay generates an alarm because it may cause an error in the magnitude and phase information of the current and may cause unnecessary malfunction. It is managed as a major item of optical terminal devices.
상기 송변전용 광단말장치의 편도지연 검출장치는 보호계전반의 원할한 유지, 관리를 위해 계통보호신호를 주고받는 보호계전기 간의 편도지연을 실시간으로 모니터링하고 특정 임계치를 초과시 경보를 발생시키는 동작을 하고 있으며, 클럭 동기 장치 등의 순간적인 고장이나 장애 등으로 1PPS 신호가 불안정할 때도 원신호의 위상을 파악해 복구하는 기능을 제공하여 전력계통의 안정도를 향상시키게 된다.The one-way delay detection device of the optical terminal device for transmission and distribution monitors in real time the one-way delay between the protection relays that send and receive system protection signals for the smooth maintenance and management of the protection relay and generates an alarm when a specific threshold is exceeded. In addition, even when the 1PPS signal is unstable due to a momentary failure or failure of a clock synchronization device, etc., it provides a function to detect and restore the phase of the original signal, thereby improving the stability of the power system.
도 2를 참조하면, 본 발명은 상기 보호계전기의 계통보호신호 전송장치인 송변전용 광단말장치에 적용되어, 각 단말장치간의 편도 전송지연을 검출하는 장치로서, 자국인 제1송변전용 광단말장치(10)에서 IEEE 1588v2 PTP(Precision Time Protocol)을 이용하여 ±1㎲ 이내의 시각동기화를 이루고, 이에 기초하여 생성된 1PPS 신호를 기준으로 편도지연에 대한 인코딩 정보를 생성하고, 이를 E1 프레임에 다중화하여 연동된 상대국인 제2송변전용 광단말장치(20)로 이더넷망을 통해 전송하고, 상기 제2송변전용 광단말장치(20)로부터 수신한 인코딩 정보를 자국의 1PPS 정보에 기초하여 편도지연을 연산하고 측정하게 된다.Referring to FIG. 2, the present invention is applied to an optical terminal device for transmission and distribution, which is a system protection signal transmission device of the protection relay, and is a device for detecting one-way transmission delay between each terminal device. In 10), time synchronization within ±1 μs is achieved using IEEE 1588v2 PTP (Precision Time Protocol), and encoding information for one-way delay is generated based on the 1PPS signal generated based on this, and this is multiplexed to the E1 frame. The one-way delay is calculated based on the encoding information received from the second
상기 이더넷망은 IEEE 802.3에 근거하며, 무손실 광선로 절체기능을 위한 HSR(High-availability Seamless Redundancy) 프로토콜이 적용되며, 디지털 광선로 통신망을 RFC 4553 기반의 SAToP(Structure-Agnostic Time Division Multiplexing) 기능을 적용하여 패킷 변환하게 되므로 단일 전송망으로 구현이 가능하다.The Ethernet network is based on IEEE 802.3, and the High-availability Seamless Redundancy (HSR) protocol for lossless optical fiber switching function is applied, and the RFC 4553-based SAToP (Structure-Agnostic Time Division Multiplexing) function is applied to the digital optical fiber network. It is applied to convert packets, so it can be implemented as a single transmission network.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 계통보호신호의 편도지연 검출장치의 송신과정의 동작 흐름도로서, 이를 참조하면 상기 기준신호발생부(100)는 마스터클럭 생성 및 GPS등의 기준 1PPS 신호를 생성하여 상기 시간정보 부호화부(110)로 전달한다.7 is an operation flowchart of a transmission process of a system protection signal one-way delay detection apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to this, the
상기 시간정보 부호화부(110)는 E1 프레임에 다중화되는 시간정보를 생성하여 다중화부(120)로 입력하고, 상기 다중화부(120)에서 계통보호신호와 함께 다중화된 후, 패킷변환 및 광송수신부(160)를 통해 상대국인 제2송변전용 광단말장치로 전송하게 된다.The time
보다 상세하게는 상기 시간정보 부호화부(110)는 상기 기준신호 발생부(100)에서 입력되는 1PPS 에 대한 검출 정확도를 높이기 위해 부호화하여 상대국으로 전송하는데, 부호화된 시간정보는 E1 프레임에 다중화되기 위해 4비트의 시간 편차 정보를 갖는다. 1주기의 E1 프레임은 125㎲ 이므로, 부호화된 시간정보는 125㎲ 에 한번씩 다중화 되고, 1PPS의 입력시점에 따라 최대 125㎲의 편도지연 오차를 갖게 된다. In more detail, the time
상기와 같은 편도지연 검출 오차를 줄이기 위해, 125㎲ 프레임 주기를 15개의 구간으로 나누고, E1 프레임을 기준으로 어느 구간에서 1PPS 신호가 입력되는지를 판단하여 부호화하므로 최대 8.333㎲까지 검출 정확도를 높이게 된다.In order to reduce the one-way delay detection error as described above, the 125 μs frame period is divided into 15 sections, and it is encoded by determining in which section the 1PPS signal is input based on the E1 frame, so the detection accuracy is increased up to 8.333 μs.
즉, 15개의 구간 중 첫 번째 구간은 시간정보 "01"로 설정하고, 두번째 구간은 시간정보 "02"로 설정하고, 이를 순차적으로 15번째 구간을 시간정보 "15"로 설정한다.That is, among 15 sections, the first section is set as time information “01”, the second section is set as time information “02”, and the 15th section is sequentially set as time information “15”.
한편, 상기 1PPS가 입력된 시점에 해당되는 구간의 값을 4비트로 인코딩 하여 상기 다중화부(120)로 전송한다.Meanwhile, the value of the section corresponding to the time when the 1PPS is input is encoded into 4 bits and transmitted to the
도 4 및 도 5는 1PPS와 E1 프레임 주기에 따른 시간편차정보를 설명하기 위한 타이밍도로서, E1 프레임 주기와 위상이 일치하지 않는 1PPS 입력에 따라, 도 4에서는 시간정보 '3' 이 E1 프레임에 다중화되어 전송되고, 도 5에서는 시간정보 'C'가 다중화되어 전송된다. 4 and 5 are timing diagrams for explaining time deviation information according to 1PPS and E1 frame period. According to 1PPS input that does not match the E1 frame period and E1 frame period, in FIG. 4, time information '3' is added to the E1 frame. It is multiplexed and transmitted, and in FIG. 5, time information 'C' is multiplexed and transmitted.
일반적인 경우에는 하나의 오버헤드(Overhead)를 이용하여 해당 프레임에 1PPS의 유무를 표시하게 되므로 수신측에서 측정되는 도 4 및 도 5의 편도지연 측정값은 1PPS의 입력 위치가 다름에도 동일한 측정값을 갖게 되지만, 본 발명에서는 해당 구간을 세분화하여 편차 시간정보를 전송하는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, "시간정보 3 x 1 구간 값 8.333㎲ = 보정 값 25㎲"이고, 도 5의 경우 "시간정보 12 x 1 구간 값 8.333㎲ = 보정 값 100㎲"의 연산에 의해 보정값을 갖게 되므로 보다 근사한 편도지연 값을 측정하게 된다.In a general case, the presence or absence of 1PPS is indicated in the corresponding frame using one overhead. Therefore, the one-way delay measurement value of FIGS. 4 and 5 measured at the receiving side is the same even though the input position of 1PPS is different. However, in the present invention, when the deviation time information is transmitted by subdividing the corresponding section, as shown in FIG. 4, "time information 3 x 1 section value 8.333 μs =
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 계통보호신호의 편도지연 검출장치의 수신과정의 동작 흐름도로서, 이를 참조하면 수신부를 이루고 있는 다중화부(150), 시간정보 검출부(130) 및 편도지연 측정부(140)을 통해 상대국인 제2송변전용 광단말장치(20)로부터 수신된 E1프레임은 상기 역다중화부(150)을 통해 역다중화하고, 부호화된 시간정보를 역부호화하여 해당 편차정보를 상기 시간정보 검출부(130)에 전달한다. 8 is an operation flowchart of a reception process of the system protection signal one-way delay detection apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to this, the
상기 시간정보 검출부(130)는 상기 역다중화부(150)을 통해 역다중화 및 역부호화된 계통보호신호와 시간정보를 추출하고, 상기 편도지연 측정부(140)에서 상기 시간정보를 자국의 1PPS 신호를 기준으로 연산하고 있다가, 상기 편차정보가 수신되는 즉시, 자국의 연산된 시간정보에서 수신된 편차값을 차감하는 방식으로 검출 정확도를 개선하고 있다.The time
도 3 및 도 6을 참조하여, 상기 편도지연측정부(140)에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.3 and 6, the one-way
상기 기준신호 발생부(100)에서 발생된 1PPS 신호는 송신부의 시간정보 부호화부(110)와 수신부의 카운트부(141)에 공급되며, 상기 카운트부(141)는 상기 입력받은 1PPS 신호의 상승에지(Rising Edge)를 기준으로 하여 1㎲ 분해능(resolution)으로 카운트업(count up) 한다. The 1PPS signal generated by the reference
한편, 상기 시간정보 부호화부(110)는 상기 다중화부(120)에서 다중화 되어 전송되고 있는 DS-1E 125㎲ 프레임 주기를 15 구간으로 나누고 1PPS가 입력된 시점에 해당되는 구간의 값을 4비트로 인코딩 한 후 다중화하여 전송하게 된다.Meanwhile, the time
여기서, 인코딩 값은 ‘0b0001 ~0b1111’ 까지의 값을 갖고, 각 인코딩 값은 7.813㎲ ~ 117.195㎲ 까지의 값에 대응한다.Here, the encoding value has a value ranging from ‘0b0001 to 0b1111’, and each encoding value corresponds to a value ranging from 7.813 μs to 117.195 μs.
상기 제2송변전용 광단말장치(20)로부터 수신된 인코딩 값이 '0' 이외의 값이 검출되면 자국의 상기 카운터부(141)에서 카운터 업을 중지하고 현재 카운트값을 래치하여 상기 편도지연 연산부(142)로 인가하고, 상기 시간정보 검출부(130)에서 수신된 인코딩 값을 시간 주기값으로 변환하여 상기 편도지연 연산부(142)로 인가한다.When a value other than '0' is detected in the encoding value received from the second optical
상기 편도지연 연산부(142)는 상기 자국의 래치된 카운트 값에서 상기 시간정보 검출부(130)에서 산출된 주기값을 감산하여 편도 지연값을 산출하게 된다.The one-way
즉, 편도지연 측정값은 "카운트값-(주기값x7.8125㎲)"로 산출하게 된다.That is, the one-way delay measurement value is calculated as "count value-(period value x7.8125㎲)".
상기 중앙처리장치(143)는 상기 편도지연 측정값이 운용자가 설정한 편도지연 임계값을 초과할 경우 경보를 발생시킨다.The
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 편도지연 측정 타이밍도로서, 예를 들어 1PPS 신호가 E1 프레임 주기의 3/15 구간에서 입력되고, 입력으로부터 500㎲ 지점에서 상대국이 전송한 코드 값 “0101” 이 검출될 경우 1PPS 신호가 E1 프레임 주기의 3/15 구간에서 입력되었으므로 코드 값 “0011”을 생성하여 다음 프레임에 전송한다. 동시에 1PPS의 상승에지를 기준으로 1㎲ 주기를 갖는 클럭으로 카운트 업한다. 1PPS의 하강에지 시점부터는 다음 상승에지 이전까지 코드 값 "0000"을 전송한다.6 is a one-way delay measurement timing diagram according to an embodiment of the present invention. For example, a 1PPS signal is input in 3/15 section of the E1 frame period, and the code value “0101” transmitted by the other station at 500 μs from the input. When this is detected, since the 1PPS signal is input in the 3/15 section of the E1 frame period, the code value “0011” is generated and transmitted to the next frame. At the same time, it counts up with a clock having a period of 1 μs based on the rising edge of 1 PPS. From the point of the falling edge of 1PPS, the code value "0000" is transmitted until before the next rising edge.
만약, 500㎲ 지점에서 상대국이 전송한 코드 값이 검출되면, 자국의 카운트를 멈추고 값을 래치한다. 상대국이 전송한 코드 값이 “0101” 이므로 자국의 카운트 값 500㎲ 에서 상대국 코드 값 “0101” 에 해당하는 39㎲ 값을 감산한 461㎲ 값을 편도지연 측정값으로 레지스터에 인가한다.If the code value transmitted by the other station is detected at the point of 500 µs, the local station counts and latches the value. Since the code value transmitted by the other station is “0101”, a value of 461 μs obtained by subtracting the 39 μs value corresponding to the counterpart station code value “0101” from the self-counted value of 500 μs is applied to the register as a one-way delay measurement value.
상기 중앙처리장치(143)은 해당 레지스터값을 폴링(Polling)하여, 측정값이 기 설정된 임계값을 초과할 경우 경보를 발생하게 된다.The
이상과 같이, 본 발명에 따른 계통보호신호의 편도지연 검출장치는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이 실시예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the one-way delay detection device of the system protection signal according to the present invention has been described with reference to a limited embodiment and drawings, it is not limited by this embodiment, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the technical spirit of the present invention and equivalents of the claims to be described below.
10, 20 : 제1,제2송변전용 광단말장치
100,200 : 기준신호발생부 110,210 : 시간정보 부호화부
120,220 : 다중화부 130,230 : 시간정보 검출부
140,240 : 편도지연측정부 150,250 : 역다중화부
160,260 : 패킷변환 및 광송수신부 141 : 카운트부
142 : 편도지연 연산부 143 : 중앙처리장치10, 20: Optical terminal device for first and second transmission and substation
100,200: reference signal generator 110,210: time information encoder
120,220: Multiplexing unit 130,230: Time information detecting unit
140,240: one-way delay measuring unit 150,250: demultiplexing unit
160,260: packet conversion and optical transmission/reception unit 141: count unit
142: one-way delay calculation unit 143: central processing unit
Claims (10)
상기 제1송변전용 단말장치는 마스터 클럭 및 1PPS(Pulse Per Second) 신호를 생성하는 기준신호발생부;
상기 기준신호발생부의 마스터 클럭 및 1PPS신호를 프레임에 다중화 되는 시간정보를 생성하는 시간정보 부호화부;
상기 시간정보 부호화부에서 생성된 시간정보를 계통보호신호와 함께 다중화하는 다중화부;
상기 다중화부에서 다중화된 신호를 상기 제2송변전용 광단말장치로 송신하고, 상기 제2송변전용 광단말장치로부터 전송된 다중화신호를 수신하는 패킷변환 및 광송수신부;
상기 패킷변환 및 광송수신부를 통해 수신된 상기 제2송변전용 광단말장치로부터의 패킷데이터를 역다중화시켜 계통보호신호와 시간정보를 추출하는 역다중화부;
상기 역다중화부에서 추출된 시간정보를 추출하고 시간정보 값에서 시간에 대한 편차를 검출하는 시간정보검출부; 및
상기 시간정보검출부에서 검출된 시간에 대한 편차를 자국의 1PPS신호를 기준으로 상대국의 시간정보와의 연산을 통해 편도지연을 검출하는 편도지연측정부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치.An apparatus for detecting a one-way delay of a system protection signal transmitted and received between the first and second optical terminal devices for transmission and distribution for transmitting the system protection signal of the protection relay,
The first terminal device for transmission and transformation includes: a reference signal generator for generating a master clock and a 1PPS (Pulse Per Second) signal;
a time information encoding unit generating time information for multiplexing the master clock and the 1PPS signal of the reference signal generator into a frame;
a multiplexing unit for multiplexing the time information generated by the time information encoding unit with a system protection signal;
a packet conversion and optical transmission/reception unit for transmitting the signal multiplexed by the multiplexer to the second optical terminal device for transmission and distribution, and receiving the multiplexed signal transmitted from the second optical terminal device for transmission and transformation;
a demultiplexer for demultiplexing packet data from the second optical terminal device for transmission and transformation received through the packet conversion and optical transceiver unit to extract a system protection signal and time information;
a time information detection unit for extracting the time information extracted from the demultiplexer and detecting a deviation with respect to time from the time information value; and
A one-way delay measurement unit that detects a one-way delay by calculating the deviation for the time detected by the time information detection unit with the time information of the other station based on the 1PPS signal of the own station; Tonsil delay detection device.
상기 기준신호발생부는 GPS의 1PPS 신호를 이용하여 시각동기를 수행하는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치.According to claim 1,
The one-way delay detection device of the system protection signal, characterized in that the reference signal generator performs time synchronization using the 1PPS signal of GPS.
상기 제1, 제2송변전용 단말장치는 IEEE 1588v2 PTP(Precision Time Protocol) 프로토콜을 이용하여 ±1㎲ 이내의 시각동기화를 이루고, 생성된 각각의 1PPS 신호를 기준으로 편도지연을 측정하는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치.3. The method of claim 2,
The first and second transmission and substation terminals achieve time synchronization within ±1 μs using the IEEE 1588v2 PTP (Precision Time Protocol) protocol, and measure the one-way delay based on each generated 1PPS signal, characterized in that One-way delay detection device of system protection signal.
상기 시간정보부호화부는 상기 기준신호발생부로부터 1PPS 신호를 입력받아 상기 다중화부에서 다중화되어 전송되고 있는 신호의 프레임 주기를 일정구간으로 나누고, 1PPS가 입력된 시점의 시간정보를 설정된 비트로 인코딩하여 상기 다중화부로 인가하는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치.According to claim 1,
The time information encoding unit receives the 1PPS signal from the reference signal generator, divides the frame period of the signal being multiplexed and transmitted by the multiplexer into a certain section, and encodes the time information at the point in time when 1PPS is input into a set bit to multiplex the signal. One-way delay detection device of the system protection signal, characterized in that applied negatively.
상기 시간정보부호화부는 상기 다중화부에서 전송되고 있는 125㎲ 프레임 주기를 15구간으로 나누며, 1PPS 입력시점에 해당하는 구간의 값을 4비트로 인코딩 하되,
상기 다중화부는 상기 시간정보부호화부에서 인코딩된 시간정보를 4비트의 시간편차 정보를 가지며, 1주기에 125㎲인 E1 프레임에 다중화됨에 따라, 상기 인코딩된 시간정보는 125㎲에 한번씩 다중화 되는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치. 5. The method of claim 4,
The time information encoding unit divides the 125 μs frame period transmitted from the multiplexer into 15 sections, and encodes the value of the section corresponding to the 1PPS input time into 4 bits,
The multiplexer has 4-bit time deviation information on the time information encoded by the time information encoding unit, and as it is multiplexed into an E1 frame of 125 μs per cycle, the encoded time information is multiplexed once every 125 μs One-way delay detection device of the system protection signal.
상기 제2송변전용 단말장치는 상기 제1송변전용 단말장치의 상대국으로 상기 제1송변전용 단말장치와 동일한 구성인 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치. According to claim 1,
The second transmission and substation terminal device is a counterpart to the first transmission and substation terminal device, and has the same configuration as the first transmission and substation terminal device.
상기 편도지연측정부는 입력받은 1PPS 신호를 기준으로 지속적으로 모니터링하여, 1PPS 입력의 순단 장애가 발생할 경우, 즉시 1PPS 경보를 발생시키고, 1PPS가 발생하던 지점을 기억하여 1PPS 홀드오버(Holdover) 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치. According to claim 1,
The one-way delay measurement unit continuously monitors based on the received 1PPS signal, and when there is a failure of the 1PPS input, immediately generates a 1PPS alarm, and remembers the point where 1PPS occurred to generate a 1PPS holdover signal. One-way delay detection device of the system protection signal, characterized in that.
상기 편도지연측정부는 상기 시간 기준신호발생부로부터 1PPS 신호를 입력받아 상승에지를 기준으로 하여 설정된 분해능(resolution)으로 카운트업하는 카운트부; 및
상기 카운트부에서 수신된 카운트값과 상기 시간정보검출부에서 산출된 인코딩값의 시간 주기값을 비교 연산하여 편도지연값을 산출하는 편도지연 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치. According to claim 1,
The one-way delay measurement unit includes: a counting unit for receiving a 1PPS signal from the time reference signal generator and counting up to a resolution set based on a rising edge; and
One-way delay detection apparatus of a system protection signal, characterized in that it comprises a one-way delay calculation unit for calculating a one-way delay value by comparing the time period value of the encoding value calculated by the count value and the time information detection unit with the count value received by the counting unit .
상기 시간정보검출부를 통해 상대국으로부터 전송된 인코딩값이 검출되면, 상기 카운트부는 카운트업을 중지하고 카운트값을 래치한 후 상기 편도지연 연산부로 인가하고,
상기 시간정보검출부는 상대국으로부터 수신된 인코딩값을 시간 주기값으로 변환하여 상기 편도지연 연산부로 인가하는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치. 9. The method of claim 8,
When the encoding value transmitted from the other station is detected through the time information detecting unit, the counting unit stops counting up, latches the count value, and applies it to the one-way delay operation unit,
The time information detecting unit converts the encoding value received from the counterpart station into a time period value and applies it to the one-way delay calculating unit.
상기 편도지연 연산부에서 산출된 편도지연 측정값이 기 설정된 임계값을 초과할 경우 경보를 발생하는 중앙처리장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 편도지연 검출장치.
9. The method of claim 8,
The one-way delay detection device of the system protection signal, characterized in that it further comprises a central processing unit for generating an alarm when the one-way delay measurement value calculated by the one-way delay calculation unit exceeds a preset threshold value.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |